一種變壓器油紙絕緣電熱聯合老化實驗裝置制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種變壓器油紙絕緣電熱聯合老化實驗裝置，包括密封腔體和位于密封腔體內的測試裝置，其測試裝置包括高壓電極、低壓電極和絕緣紙試樣，其絕緣紙試樣位于高壓電極和低壓電極之間，通過控制施加給絕緣紙試樣的電壓，用以控制油紙絕緣實驗的電老化條件；該裝置還包括加熱裝置，通過控制加熱裝置的加熱溫度，用以控制油紙絕緣實驗的熱老化條件；該裝置還包括局部放電檢測裝置，實現高頻和超高頻局部放電檢測。該裝置能實現對變壓器的多種狀態檢測和故障診斷，在不打開密封腔體的情況下，直接取出密封腔體內老化實驗后的油樣和氣體，實驗分析結果的可靠性高，操作簡單方便，可解決現有實驗裝置實驗分析結果的可靠性低和操作不便的問題。
【專利說明】一種變壓器油紙絕緣電熱聯合老化實驗裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及變壓器【技術領域】，特別是變壓器油紙，具體是一種變壓器油紙絕緣電熱聯合老化實驗裝置。
【背景技術】
[0002]電力變壓器尤其是大型油浸式電力變壓器，是電力系統中至關重要的設備之一，其運行可靠性直接關系電力系統的安全穩定，統計資料系那是，變壓器的運行事故主要由其絕緣系統故障造成，變壓器的運行壽命很大程度上取決于油紙絕緣系統的老化狀態。因此，準確診斷油紙絕緣系統的老化狀態，對預測變壓器的壽命至關重要，也是實現變壓器狀態維護的前提和基礎。
[0003]在大多數變壓器中，其絕緣系統主要由纖維素紙板和變壓器油構成，前者主要起絕緣和支撐的作用，后者主要用來絕緣和冷卻。在變壓器運行過程中，油紙絕緣長期承受熱、電、機械、化學等多種外部應力作用，在上述多種應力作用下，纖維素紙板和變壓器油都會隨著時間的積累而逐漸老化，并產生一些老化產物，如乙烯、乙炔、微水和呋喃化合物等，導致自身絕緣和機械性能逐漸下降并可能造成變壓器故障。由于變壓器在正常運行應力條件下，油紙絕緣老化過程十分緩慢，在此條件下開展實驗研究，時間漫長且不現實，因此，在更高應力水平下對油紙絕緣進行加速老化實驗成為國內外專家學者研究油紙絕緣老化規律、探索老化內在機理的主要途徑。
[0004]目前，在實際實驗研究中，主要有以下幾種油紙絕緣加速老化方法，如在較高溫度下進行的加速熱老化，在較高電場應力作用下的加速電老化，在電一熱聯合應力作用下的電熱聯合加速老化以及電、熱、機械等多種應力作用下的綜合加速老化等。國內外研究表明，油紙絕緣在多種應力聯合作用下的老化過程與單一應力下的老化過程明顯不同。在實際運行條件下，電應力和熱應力對油紙絕緣的作用一般同時、持續存在，且難以避免，因此，一般認為電熱聯合應力作用下的油紙絕緣加速老化實驗能夠較好的模擬變壓器油紙絕緣系統在實際運行狀態下的老化環境，較單一應力下的加速熱老化或電老化能更加合理、科學地研究油紙絕緣老化過程，評估油紙絕緣剩余壽命。雖然國內外一些學者已經針對油紙絕緣在多應力作用下的老化特性做了不少研究，而且提出了一些有價值的油紙絕緣老化壽命模型，但是鮮有對在電熱聯合應力下油紙絕緣老化理化特性進行深入細致的研究，一個主要原因就是開展電熱聯合應力作用下的油紙絕緣老化試驗需要設計合理、性能可靠、運行安全、取樣方便的實驗裝置，這也是進行上述實驗的難點。
[0005]申請號為201110001946.6的專利文獻中，公開了一種變壓器油紙絕緣電熱聯合老化的實驗裝置與方法，該試驗裝置包括外腔，外腔內設置至少一個密封的內腔，在內腔中設有測試裝置，測試裝置設有高壓電極和低壓電極，試樣置于相互壓緊的高壓電極和低壓電極之間，高壓電極分別與外腔外部的高壓電源和電流測量與顯示系統連接。該實驗裝置只是提取老化實驗結束后的油樣進行理化參數分析，而無法實現油中氣體含量檢測，而且無法根據實驗需要對加熱條件進行控制，檢測狀態單一，無法實現變壓器的多狀態檢測和故障診斷，以致對油紙絕緣老化規律分析的可靠性較低，而且該實驗裝置結構復雜，在實驗結束后需要打開內腔才能進行油樣的提取，操作不便。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是提供一種變壓器油紙絕緣電熱聯合老化實驗裝置，該裝置能實現對變壓器的多種狀態檢測和故障診斷，在不打開密封腔體的情況下，直接取出密封腔體內老化實驗后的油樣和氣體，操作更加簡便，實驗分析結果的可靠性高，而且操作簡單方便，用以解決現有電熱聯合老化實驗裝置實驗分析結果的可靠性低和操作不便的問題。
[0007]為實現上述目的，本發明的方案是:一種變壓器油紙絕緣電熱聯合老化實驗裝置，包括密封腔體和位于所述密封腔體內的測試裝置，所述的測試裝置包括高壓電極、低壓電極和絕緣紙試樣，所述的絕緣紙試樣位于高壓電極和低壓電極之間，所述的高壓電極和低壓電極與設置于密封腔體外的高壓電源連接，通過控制施加給絕緣紙試樣的電壓，用以控制油紙絕緣實驗的電老化條件，所述密封腔體由金屬上蓋板和金屬下屏蔽殼組成，所述金屬下屏蔽殼為開口箱型結構，所述金屬上蓋板安裝在金屬下屏蔽殼的開口位置，所述測試裝置與金屬上蓋板固定安裝；
[0008]該實驗裝置還包括加熱裝置，所述的加熱裝置包括熱電偶和加熱棒，所述的熱電偶和加熱棒位于密封腔體內，并與金屬上蓋板固定安裝，通過控制加熱裝置的加熱溫度，用以控制油紙絕緣實驗的熱老化條件；
[0009]該實驗裝置還包括局部放電檢測裝置，所述的局部放電檢測裝置包括高頻電流傳感器和超高頻傳感器，所述的超高頻傳感器位于密封腔體內，與金屬下屏蔽殼的側壁固定安裝，通過超聞頻傳感器用于檢測超聞頻電磁波，實現超聞頻局部放電檢測；所述的聞頻電流傳感器設置于密封腔體的外部，通過接地線一端與金屬下屏蔽殼連接，另一端接地，通過高頻電流傳感器用于檢測流過地線的高頻電流，實現高頻局部放電檢測；
[0010]該實驗裝置還包括取油口和取氣口，所述的取油口和取氣口設置于金屬下屏蔽殼的側壁，與密封腔體連通，通過取油口和取氣口取出老化實驗后的油樣和氣體，進行理化參數分析，得出絕緣紙試樣的老化規律。
[0011]根據本發明所述的實驗裝置，所述金屬上蓋板上安裝有BNC接頭和高壓法蘭，所述的低壓電極通過銅導線連接BNC接頭，BNC接頭用于低壓電極的引出端，所述高壓電極的頂端伸出高壓法蘭，所述高壓法蘭用于高壓電極的引出端。
[0012]根據本發明所述的實驗裝置，所述的高壓電極的頂端配有均壓環。
[0013]根據本發明所述的實驗裝置，所述低壓電極的底部設置有低壓電極固定盤，所述的低壓電極固定安裝在低壓電極固定盤上，所述低壓電極固定盤的一側固定安裝第一四氟乙烯螺桿，所述低壓電極固定盤的另一側固定安裝第二四氟乙烯螺桿，所述第一四氟乙烯螺桿和第二四氟乙烯螺桿均與金屬上蓋板固定連接。
[0014]根據本發明所述的實驗裝置，所述金屬上蓋板上設置有與第一四氟乙烯螺桿和第二四氟乙烯螺桿配合的螺絲孔，所述第一四氟乙烯螺桿和第二四氟乙烯螺桿通過所述的螺絲孔與金屬上蓋板固定安裝。
[0015]根據本發明所述的實驗裝置，所述的低壓電極固定盤上設置有與低壓電極配合的安裝螺孔，所述的低壓電極穿過所述的安裝螺孔，并由金屬緊固螺絲固定，所述銅導線的一端通過金屬緊固螺絲固定。
[0016]根據本發明所述的實驗裝置，該實驗裝置設置有輸油管道和電動泵，所述電動泵設置在輸油管道上，取油口為設置于金屬下屏蔽殼上的一個管路的端口，取油口通過其所在的管路與金屬下屏蔽殼連通，所述輸油管道的一端與金屬下屏蔽殼連通，所述輸油管道的另一端設置于取油口所在的管路上，取油口所在的管路上設置有取油控制閥門，所述取油控制閥門為三通閥。
[0017]根據本發明所述的實驗裝置，所述密封腔體內設置有第一熱電偶和第二熱電偶，所述第一熱電偶和第二熱電偶與金屬下屏蔽殼的側壁固定安裝，用于監測密封腔體內不同位置的溫度。
[0018]根據本發明所述的實驗裝置，所述金屬上蓋板上設置有加熱穿透件，所述的加熱裝置通過加熱穿透件與金屬上蓋板固定安裝。
[0019]本發明達到的有益效果:
[0020](I)本發明實驗裝置的電熱聯合老化條件可控，可由高壓電極控制施加電壓，由加熱棒和熱電偶控制加熱。
[0021](2)本發明實驗裝置采用的密封腔體體積小，絕緣老化后變壓器油中氣體含量濃度較高，克服了實際電力變壓器因油腔體積大、變壓器油量多而將特性氣體稀釋的問題。
[0022](3)通過取氣口和取油口在不打開密封腔體的情況下，直接取出密封腔體內老化實驗后的油樣和氣體，操作更加簡便；
[0023](4)本發明通過輸油管道經由電動泵將變壓器油注入密封腔體，無需人工注油，操作過程更加方便，效率更高，而且通過電動泵加強變壓器油在密封腔體內的循環，加快老化過程，實驗效率更高。
[0024](5)本發明可實現變壓器的多種狀態檢測和故障診斷即:通過取氣口實現氣體含量檢測，接地線上安裝的高頻電流傳感器可實現高頻局部放電檢測，安裝在密封腔體內的超高頻傳感器可實現超高頻局部放電檢測，熱電偶可實現變壓器油溫度測量，通過在高壓電極和低壓電極上連接電流表，實現等溫松弛電流檢測。通過多狀態檢測和故障診斷，使得對油紙絕緣老化的參數分析結果更加可靠。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]圖1是本發明實驗裝置的結構原理圖。
[0026]圖中，
[0027]1-金屬上蓋板13-加熱穿透件
[0028]2-金屬下屏蔽殼14-熱電偶
[0029]3-BNC接頭15-加熱棒
[0030]4-均壓環16-取氣口
[0031]5-高壓法蘭17-取油控制閥門
[0032]6-高壓電極18-取油口
[0033]7-絕緣紙試樣19-接地線
[0034]8-低壓電極20-高頻電流傳感器
[0035]9-第一四氟乙烯螺桿21-超高頻傳感器
[0036]10-低壓電極固定盤22-輸油管道
[0037]11-金屬緊固螺母23-電動泵
[0038]12-銅導線24-第二四氟乙烯螺桿
[0039]25-第一熱電偶26第二熱電偶
【具體實施方式】
[0040]下面結合附圖對本發明作進一步詳細的說明。
[0041]實施例一:
[0042]如圖1所示，本發明的實驗裝置包括密封腔體、測試裝置、加熱裝置、局部放電檢測裝置、取油口和取氣口。
[0043]所述密封腔體包括金屬上蓋板I和金屬下屏蔽殼2,金屬下屏蔽殼2為開口箱型結構，金屬上蓋板I安裝在金屬下屏蔽殼的開口處，金屬上蓋板I和金屬下屏蔽殼2的接口處設有相互配合的定位槽，以防滑動。金屬上蓋板I上安裝有用于引出低壓電極8的BNC接頭3、用于引出高壓電極6的高壓法蘭5以及用于固定加熱裝置的加熱穿透件13。
[0044]所述測試裝置位于密封腔體內，與金屬上蓋板I固定。測試裝置包括高壓電極6、低壓電極8和絕緣紙試樣7，絕緣紙試樣7設置于高壓電極6和低壓電極8之間，高壓電極6的頂端穿過高壓法蘭5用于連接高壓電源的高壓輸出端，在高壓電極6的頂端設置均壓環4，低壓電極8通過銅導線12連接BNC接頭3，并通過BNC接頭3連接高壓電源的低壓輸出端，通過控制施加給絕緣紙試樣的電壓，用以控制油紙絕緣實驗的電老化條件。
[0045]低壓電極8固定安裝在低壓電極固定盤10上，在低壓電極固定盤10的中部設置有與低壓電極8配合的安裝螺孔，低壓電極8通過所述的安裝螺孔與低壓電極固定盤10固定安裝，銅導線12通過金屬緊固螺絲11與低壓電極8固定連接。低壓電極固定盤10的兩側分別固定安裝第一四氟乙烯螺桿9和第二四氟乙烯螺桿24，金屬上蓋板I上設置有與第一四氟乙烯螺桿9和第二四氟乙烯螺桿24配合的螺絲孔，第一四氟乙烯螺桿9和第二四氟乙烯螺桿24的一端固定安裝在低壓電極固定盤10上，另一端通過螺絲孔與金屬上蓋板I固定安裝，通過低壓電極固定盤10、第一四氟乙烯螺桿9和第二四氟乙烯螺桿24實現對低壓電極的固定。
[0046]所述加熱裝置包括熱電偶14和加熱棒15，熱電偶14和加熱棒15通過加熱穿透件13固定安裝在金屬上蓋板I上，加熱棒15用于對密封腔體內的變壓器油進行加熱，熱電偶14用于檢測密封腔體內的溫度，當達到實驗所需的溫度時，控制加熱棒15停止加熱，根據實驗需要調整加熱溫度，控制油紙絕緣熱老化實驗熱老化條件。在金屬下屏蔽殼2內部的側壁上設置有第一熱電偶25和第二熱電偶26，通過第一熱電偶25和第二熱電偶26來檢測密封腔體內其他位置的溫度。
[0047]所述局部放電檢測裝置包括高頻電流傳感器20和超高頻傳感器21，所述超高頻傳感器21設置于密封腔體內，與金屬下屏蔽殼2的側壁固定安裝，所述高頻電流傳感器20設置于密封腔體的外部，高頻電流傳感器20安裝在接地線19上，接地線19 一端與金屬下屏蔽殼2連接，另一端接地，通過檢測流過接地線的高頻電流可實現高頻局部放電檢測，通過檢測接收到的超高頻電磁波可實現超高頻局部放電檢測。
[0048] 取油口 18和取氣口 16設置于金屬下屏蔽殼2上，并與密封腔體接通，老化實驗結束后，通過取氣口 16和取油口 18在不打開密封腔體的情況下，直接取出密封腔體內老化實驗后的油樣和氣體，進行理化參數分析，得出絕緣紙試樣的老化規律。此外，可以對老化后的絕緣紙試樣進行糠醛含量檢測。
[0049]實施例二:
[0050]本實施例在實施例一的基礎上設置有輸油管道22和電動泵23，所述電動泵23設置在輸油管道22上，取油口 18為設置于金屬下屏蔽殼2上的一個管路的端口，取油口 18通過其所在的管路與金屬下屏蔽殼2連通，所述輸油管道22的一端與金屬下屏蔽殼2連通，所述輸油管道22的另一端設置于取油口所在的管路上，并與取油口 18和金屬下屏蔽殼2均連通，取油口 18所在的管路上設置有取油控制閥門17，取油控制閥門17為三通閥，通過取油控制閥門17控制輸油管道22的通路。
[0051]實驗開始時，通過取油控制閥門17接通輸油管道與取油口 18之間的通路，開啟電動泵23，通過取油口 18抽取變壓器油，并將變壓器油通過輸油管道22注入到密封腔體內。
[0052]實驗過程中，通過取油控制閥門17接通輸油管道22與密封腔體的通路，輸油管道22的兩端均與密封腔體接通，通過輸油管道22和電動泵23抽取密封腔體內的變壓器油，實現對密封腔體內的變壓器油加強循環，加速老化過程。
[0053]在老化實驗結束取油樣時，通過取油控制閥門17接通取油口 18與輸油管道22的通路，開啟電動泵23，通過電動泵23將老化后的變壓器油樣通過輸油管道22從取油口 18輸出。
[0054]本發明可實現變壓器的多種狀態檢測和故障診斷即:通過取氣口實現氣體含量檢測，接地線上安裝的高頻電流傳感器可實現高頻局部放電檢測，安裝在密封腔體內的超高頻傳感器可實現超高頻局部放電檢測，熱電偶可實現變壓器油溫度測量，通過在高壓電極和低壓電極上連接電流表你，實現等溫松弛電流檢測。通過多狀態檢測和故障診斷，使得對油紙絕緣老化的參數分析結果更加可靠。
【權利要求】
1.一種變壓器油紙絕緣電熱聯合老化實驗裝置，包括密封腔體和位于所述密封腔體內的測試裝置，所述的測試裝置包括高壓電極、低壓電極和絕緣紙試樣，所述的絕緣紙試樣位于高壓電極和低壓電極之間，所述的高壓電極和低壓電極與設置于密封腔體外的高壓電源連接，通過控制施加給絕緣紙試樣的電壓，用以控制油紙絕緣實驗的電老化條件，其特征在于: 所述的密封腔體由金屬上蓋板和金屬下屏蔽殼組成，所述金屬下屏蔽殼為開口箱型結構，所述金屬上蓋板安裝在金屬下屏蔽殼的開口位置，所述測試裝置與金屬上蓋板固定安裝； 所述的實驗裝置還包括加熱裝置，所述的加熱裝置包括熱電偶和加熱棒，所述的熱電偶和加熱棒位于密封腔體內，并與金屬上蓋板固定安裝，通過控制加熱裝置的加熱溫度，用以控制油紙絕緣實驗的熱老化條件； 所述的實驗裝置還包括局部放電檢測裝置，所述的局部放電檢測裝置包括高頻電流傳感器和超高頻傳感器，所述的超高頻傳感器位于密封腔體內，與金屬下屏蔽殼的側壁固定安裝，通過超聞頻傳感器用于檢測超聞頻電磁波，實現超聞頻局部放電檢測；所述的聞頻電流傳感器設置于密封腔體的外部，通過接地線一端與金屬下屏蔽殼連接，另一端接地，通過高頻電流傳感器用于檢測流過地線的高頻電流，實現高頻局部放電檢測； 所述的實驗裝置還包括取油口和取氣口，所述的取油口和取氣口設置于金屬下屏蔽殼的側壁上，并與密封腔體連通，通過取油口和取氣口取出老化實驗后的油樣和氣體，進行理化參數分析，得出絕緣紙試樣的老化規律。
2.根據權利要求1所述的變壓器油紙絕緣電熱聯合老化實驗裝置，其特征在于所述金屬上蓋板上安裝有BNC接 頭和高壓法蘭，所述的低壓電極通過銅導線連接BNC接頭，BNC接頭用于低壓電極的引出端，所述高壓電極的頂端伸出高壓法蘭，所述高壓法蘭用于高壓電極的引出端。
3.根據權利要求2所述的變壓器油紙絕緣電熱聯合老化實驗裝置，其特征在于所述的高壓電極的頂端配有均壓環。
4.根據權利要求2所述的變壓器油紙絕緣電熱聯合老化實驗裝置，其特征在于所述低壓電極的底部設置有低壓電極固定盤，所述的低壓電極固定安裝在低壓電極固定盤上，所述低壓電極固定盤的一側固定安裝第一四氟乙烯螺桿，所述低壓電極固定盤的另一側固定安裝第二四氟乙烯螺桿，所述第一四氟乙烯螺桿和第二四氟乙烯螺桿均與金屬上蓋板固定連接。
5.根據權利要求4所述的變壓器油紙絕緣電熱聯合老化實驗裝置，其特征在于所述金屬上蓋板上設置有與第一四氟乙烯螺桿和第二四氟乙烯螺桿配合的螺絲孔，所述第一四氟乙烯螺桿和第二四氟乙烯螺桿通過所述的螺絲孔與金屬上蓋板固定安裝。
6.根據權利要求4所述的變壓器油紙絕緣電熱聯合老化實驗裝置，其特征在于所述的低壓電極固定盤上設置有與低壓電極配合的安裝螺孔，所述的低壓電極穿過所述的安裝螺孔，并由金屬緊固螺絲固定，所述銅導線的一端通過金屬緊固螺絲固定。
7.根據權利要求1所述的變壓器油紙絕緣電熱聯合老化實驗裝置，其特征在于該實驗裝置設置有輸油管道和電動泵，所述電動泵設置在輸油管道上，取油口為設置于金屬下屏蔽殼上的一個管路的端口，取油口通過其所在的管路與金屬下屏蔽殼連通，所述輸油管道的一端與金屬下屏蔽殼連通，所述輸油管道的另一端設置于取油口所在的管路上，取油口所在的管路上設置有取油控制閥門，所述取油控制閥門為三通閥。
8.根據權利要求1所述的變壓器油紙絕緣電熱聯合老化實驗裝置，其特征在于所述密封腔體內設置有第一熱電偶和第二熱電偶，所述第一熱電偶和第二熱電偶與金屬下屏蔽殼的側壁固定安裝，用于監測密封腔體內不同位置的溫度。
9.根據權利要求1所述的變壓器油紙絕緣電熱聯合老化實驗裝置，其特征在于所述金屬上蓋板上設置有加 熱穿透件，所述的加熱裝置通過加熱穿透件與金屬上蓋板固定安裝。
【文檔編號】G01R31/00GK104076232SQ201410341409
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年7月17日 優先權日:2014年7月17日
【發明者】吳劍敏, 黃華, 陳超杰, 李淑琦, 吳建東, 尹毅 申請人:國網上海市電力公司